В последние годы активно развиваются технологии изготовления оптических газовых сенсоров. В качестве материалов для сенсоров водорода наиболее часто применяются тонкие пленки палладия и платины, а также пленки триоксида вольфрама с палладиевыми или платиновыми катализаторами. Получение тонких пленок с контролируемыми оптическими параметрами является важной задачей для создания сверхчувствительных газовых сенсоров.

В своей статье группа ученых НОЦ ФМН на базе МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», МГУ им. М.В.Ломоносова, ИРЭ РАН и ИТПЭ РАН представили разработанную технологию электронно-лучевого испарения тонкопленочных покрытий и элементов газовых сенсоров с контролируемыми при помощи эллипсометрических спектров и спектров пропускания оптическими параметрами пленок палладия, платины и триоксида вольфрама.

Исследуемые пленки триоксида вольфрама имели толщину 81 нм, 162 нм и 515 нм, толщина металлических пленок составила 5–7 нм. Показано, что ультратонкие пленки палладия и платины успешно описываются локальной и изотропной средой с диэлектрической проницаемостью, которая сильно отличается от известных объемных материалов. Однако диэлектрическая проницаемость сильно зависит от смежных материалов, что свидетельствует о том, что ультратонкие металлические пленки можно рассматривать как композиты, характеризующиеся эффективной диэлектрической проницаемостью.

Полученные показатели преломления и диэлектрической проницаемости оптических спектров изготовленных наноструктур WO₃ / Pd и WO₃ / Pt, включающих одномерную решетку из Al₂O₃, предельно точно согласуются с расчетными данными без дополнительной «подгонки» или включения в математическую модель численных значений шероховатости поверхности тонких пленок.

Продемонстрированные данные могут быть использованы для прогнозирования оптических свойств наноструктурированных чувствительных элементов сенсоров различных конструкций на основе газохромных пленок палладия или триоксида вольфрама / катализатора.

Данные публикации: Optical properties of tungsten trioxide, palladium, and platinum thin films for functional nanostructures engineering Daria P. Kulikova, Alina A. Dobronosova, Vladimir V. Kornienko, Igor A. Nechepurenko, Aleksandr S. Baburin, Evgeny V. Sergeev, Evgeniy S. Lotkov, Ilya A. Rodionov, Alexander V. Baryshev, and Alexander V. Dorofeenko / Optics Express 28 (21), 32049–32060, 2020 (ImF 3.669)